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推進劑中催化劑含量較少,但對 高氯酸銨 與推進 劑燃燒性能影響很大,過渡金屬化合物是推進劑 燃燒催化劑的重要品種。過渡金屬是一類特殊金 屬,可接受配位體孤對電子,具備電價易變的特 性,它們的原子和離子有形成絡(luò)合物的傾向,由 于氧原子的強電負性,過渡金屬氧化物的電子轉(zhuǎn) 移能力得到加強,通常在參與催化反應(yīng)時形成絡(luò) 合物,降低反應(yīng)活化能,是 高氯酸銨 催化熱分解的主 要品種。
有學(xué)者制備了 CuO 為核、高氯酸銨 為殼的復(fù) 合粒子(高氯酸銨 質(zhì)量分數(shù) 99%,CuO 約 1%),CuO/ 高氯酸銨 復(fù)合粒子低溫?zé)岱纸夥逑?,高溫峰提前?357 ℃;以納米 Fe 2O3 為核、高氯酸銨 為殼的納米復(fù)合 粒子,使復(fù)合推進劑的燃速提高,壓力指數(shù)降低, 將 Fe 2O3、Al 粉與 高氯酸銨 復(fù)合處理后,能進一步提 高推進劑的燃速 。 與單一金屬氧化物相比,二元金屬離子氧化 物由于相互摻合存在晶格缺陷,具有更多的電子 空穴,電子接受能力及電子轉(zhuǎn)移能力得到加強, 對 高氯酸銨 熱分解催化作用優(yōu)于單一金屬氧化物。
有學(xué)者制備了超細亞鉻酸銅 /高氯酸銨 復(fù)合粒子, 高、低溫?zé)岱纸夥寰蠓崆埃瑧?yīng)用于復(fù)合推進 劑中,使燃速提高 5 mm/s;也有的 制備了 3 種 金屬復(fù)合物鐵酸鎳(NiFe 2O4 )、鐵酸鈷(CoFe 2O4 )、 鐵酸銅(CuFe 2O4 ),對 高氯酸銨 熱分解催化效果均優(yōu)于 單一金屬氧化物,以 CuFe 2O4 催化效果最好,CuFe 2O4/高氯酸銨 復(fù)合粒子高溫分解峰提前至 297.5 ℃, 相比于純 高氯酸銨,CuFe 2O4/高氯酸銨 分解活化能下降至 102.7 kJ/mol,下降近 40%,表觀分解熱由 486 J/ g 增加至 1 282 J/g,是對 高氯酸銨 高溫?zé)岱纸庾顬?有效的催化劑,但尚未結(jié)合推進劑進行研究。
高氯酸銨 及催化劑均對推進劑燃速及壓力指數(shù)影響很大,調(diào)節(jié) 高氯酸銨 粒度分布是 高氯酸銨–CMDB 推進劑及 NEPE 推進劑燃速調(diào)節(jié)的主要途徑。通過與過渡金屬氧化物進行復(fù)合處理后,二者接觸面積大幅增加,可加快過渡金屬離子與 高氯酸銨 分解產(chǎn)物形成絡(luò)合物的速率,降低反應(yīng)活化能,進而加速 高氯酸銨分解,提高分解產(chǎn)物與推進劑其他氣體產(chǎn)物的混合反應(yīng)速率。